低磷铁液的制造方法

技术领域

本发明涉及制造低磷铁液的方法。

背景技术

在使用了制钢用电炉的铁液的精炼工序中，向制钢用电炉供给电能来将包含固态铁源的原料熔解之后，供给氧源及脱磷熔剂，从而控制铁液中的磷浓度的方法成为主流。铁液的精炼工序中的炉渣的脱磷能力(L

[数学式1]

上述通式(1)中，系数a、b、c是根据经验得到的数值，因制钢用电炉的形状、铁液的搅拌条件的不同而不同。通常，炉渣温度T(℃)越低，炉渣所含的铁成分的组成(％T.Fe)越高，能够将炉渣的脱磷能力(L

然而，在制钢用电炉中的铁的精炼工序中，铁液的最低温度是由待熔炼的钢中所含的碳成分的浓度而确定的。因此，仅通过降低炉渣温度T(℃)来提高炉渣的脱磷能力(L

制钢用电炉中所生成的炉渣所含的成分为氧化钙(CaO)、铁氧化物(FeO、Fe

然而，向炉渣中添加大量氧化钙(CaO)的情况下，会产生过量的炉渣。另外，为了向炉渣中添加大量的氧化钙(CaO)，必须准备大量的石灰作为石灰源，因此存在制造成本高这样的问题。特别是近年来固态铁源的品质极度变差，因此炉渣中不可避免地混入的上述金属氧化物的量增加，故而所需的石灰单耗显著增加。

因此，作为在确保炉渣的脱磷能力(L

另外，专利文献2中提出了用于对未预先进行脱Si处理的铁液高效地进行脱Si、脱P处理的精炼方法。上述精炼方法为在同一转炉内进行脱Si处理之后进行排渣、进行脱P工序的铁液的脱磷方法。该脱磷方法中，通过将脱硅后的炉渣的(CaO)/(SiO

此外，专利文献3中提出了实质不使用包含CaF

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-225880号公报

专利文献2：日本特开平10-152714号公报

专利文献3：日本特开2013-1915号公报

非专利文献

非专利文献1：Slag Atlas 2nd edition:Verlag Stahleisen GmbH,(1995)

发明内容

发明所要解决的课题

然而，上述现有技术存在以下问题。专利文献1中记载的制造方法中，出液工序中的散热大，需要向制钢用电炉另行供给电能或燃烧热能以补偿该热。

另外，专利文献2中记载的精炼方法中，报道了将转炉型的精炼炉中的、铁液的碳浓度较高、熔点低的铁源熔解时的见解。然而，电炉中，由于将熔点高的固态铁源熔解而进行制造，因此通常不得不将铁液温度设为1500℃以上。因此，在上述精炼方法中，存在于上述精炼炉的内部的铁液的流动性与和铁液共存的炉渣的流动大不相同。因此，无法有效利用通过将脱硅后的炉渣的(CaO)/(SiO

另外，专利文献3中记载的方法中存在下述课题：CaO/SiO

本发明是鉴于上述情况做出的，其目的在于提出通过将固态铁源熔解后的炉渣有效地与铁液分离，从而减少铁液的低磷化所需的石灰单耗，能够高效地用制钢用电炉制造低磷铁液的低磷铁液的制造方法。

用于解决课题的手段

本申请发明人为了解决上述课题，反复进行了各种实验，结果着眼于在由1500℃以上的制钢用电炉生成的炉渣中，着眼于固相率及粘性会因其组成而大幅变化，在装入固态铁源和任选的铁液源、对使用电能将这些原料的熔解时生成的炉渣的一部分或全部进行排渣的工序中，将所排渣的炉渣组成比C/(S+A)调节在0.25以上0.70以下的范围内，由此减少铁液的低磷化所需的石灰单耗，能够高效地用制钢用电炉制造低磷铁液。此处，炉渣组成比C/(S+A)是以炉渣中的质量基准计将CaO浓度(C)除以SiO

本发明是基于上述见解而做出的，其主旨如下所述。低磷铁液的制造方法，其特征在于，在低磷铁液的制造方法中，包括：第一工序，装入固态铁源和任选的铁液源，使用电能将这些原料熔解、升温；第二工序，对熔解时生成的炉渣的一部分或全部进行排渣；第三工序，在前述第二工序之后添加脱磷熔剂进行脱磷处理；第四工序，将精炼后的低磷铁液出液，

将前述第二工序中所排渣的炉渣组成比C/(S+A)调节在0.25以上0.70以下的范围内。

需要说明的是，对于本发明所涉及的本发明的低磷铁液的制造方法而言，

(a)在前述第三工序中将炉渣组成比C/(S+A)调节在0.80以上2.80以下的范围内、

(b)在前述第四工序中，在使低磷铁液的一部分残留在炉内的状态下进行出液，追加装入固态铁源和任选的铁液源，从而连续地对铁液进行熔炼

等等被认为是更优选的解决手段。

发明效果

根据本发明，通过将固态铁源熔解后的炉渣有效地与铁液分离，从而减少铁液的低磷化所需的石灰单耗，能够高效地用制钢用电炉制造低磷铁液。

附图说明

[图1]为本发明的一个实施方式的低磷铁液的制造方法的基本构成流程图。

[图2]为示出了能够促进炉渣的成型(forming)的适当范围的CaO-SiO

具体实施方式

[第1实施方式]

对发现本发明的考虑方式进行说明。用制钢用电炉制造铁液时，作为固态铁源，使用碎铁、还原铁、其他工艺制造的铁液等。碎铁、铁液中所含的硅(Si)、锰(Mn)、铬(Cr)、铝(Al)这样的成分在碎铁、固态铁源的熔解中通过被供给至制钢用电炉的氧而成为氧化物，这些氧化物形成炉渣。

通常，作为用于制造铁液的固态铁源，使用含有铝(Al)的碎铁、包含数％铝氧化物的还原铁。因此，在上述氧化物之中，制钢用电炉中生成的炉渣特别以高浓度含有铝氧化物(Al

从制钢用电炉对炉渣进行排渣时的技术课题为，被捕获在炉渣中的铁液与炉渣同时地从制钢用电炉排出，铁的成品率降低。为了在不降低铁的成品率的情况下提高炉渣的排渣性，通过尽可能地使炉渣成型来减小炉渣的体积密度，使铁液的密度相对于该炉渣的体积密度而言相对的大从而使其比重分离是重要的。

因此，本申请发明人在所排渣的炉渣中，将用该炉渣中的CaO浓度(C)除以SiO

此外，发现了在本实施方式的低磷铁液的制造方法中，向制钢用电炉中装入固态铁源和任选的铁液源，对使用电能将这些原料的熔解时生成的炉渣的一部分或全部进行排渣的第二工序中，通过将所排渣的炉渣组成比C/(S+A)调节在0.25以上0.70以下的范围内，由此适当地控制炉渣的粘度，能够促进炉渣的成型。并且发现了，在能够促进炉渣的成型的条件下对中间炉渣进行排渣从而有效地制造低磷铁液的方法。

图1为示出了本发明的第1实施方式所涉及的低磷铁液的制造方法的基本构成的流程图。如图1所示，本实施方式的低磷铁液的制造方法包括：将固态铁源等原料熔解的第一工序(S0)；对原料熔解时生成的炉渣的一部分或全部进行中间排渣的第二工序(S1)；进行脱磷处理的第三工序(S2)；和将精炼后的低磷铁液出液的第四工序(S3)。此外，本实施方式的低磷铁液的制造方法在第四工序的出液(S3)之后还包括：将原料熔解的工序(S4)；和对炉渣进行排渣的工序(S5)。

第一工序(S0)是向制钢用电炉的炉内装入固态铁源和任选的铁液源，使用电能将这些原料熔解、升温的步骤。在制钢用电炉的炉内，可以仅装入碎铁、还原铁这样的固态铁源，也可以不仅装入固态铁源、还装入任选的铁液源。另外，作为铁液源，可以利用其他工艺中将固态铁液熔解而得的铁液，也可以再利用在作为第一工序的前段的工艺中制造、并残留在出液后的制钢用电炉的炉内的铁液。

另外，作为用于固态铁源和任选装入的铁液源的熔解及这些原料的升温而供给的电能，可以仅使用电能，也可以不仅使用电能，还代偿性地使用金属燃烧热、碳燃烧热等热能。被装入制钢用电炉的固态铁源利用电能而熔解，生成铁液和炉渣。熔解后的制钢用电炉的炉内温度成为1500℃以上。另外，伴随着铁液的温度，炉渣的温度也升温至1500℃以上。

接着，第二工序(S1)是对被装入制钢用电炉内的固态铁源和任选的铁液源的熔解时生成的炉渣的一部分或全部进行排渣的步骤。即，第二工序中，对第一工序中生成的炉渣的一部分或全部进行中间排渣。本实施方式的低磷铁液的制造方法通过在该中间排渣工序中适当控制炉渣的成型状态，从而能够在不降低铁的成品率的情况下对所生成的炉渣进行排渣。

本实施方式的低磷铁液的制造方法中，在第二工序中，为促进炉渣成型、提高炉渣的脱磷能力(L

特别是，对于为了保持炉渣的脱磷能力(L

为此，本申请发明人进行了渗入研究，结果发现通过将作为炉渣组成比的C/(S+A)的值设为0.25以上0.70以下，由此能够适当控制炉渣的粘度、能够促进炉渣成型。本申请发明人在做出发明之前，还进行了在制造低磷铁液时生成的炉渣中能够促进成型的适当范围的物理化学研究。

图2为示出了能够促进炉渣成型的适当范围的CaO-SiO

图2中，在由被框包围的区域限定的CaO-SiO

如此，在使用了制钢用电炉的低磷铁液的制造方法中，对于促进固态铁源等的熔解时生成的炉渣的炉渣成型而言，不仅出于炉渣的排渣性的提高这一观点，而且还可得到制钢用电炉中的通电效率的提高、由炉渣涂层带来的炉体保护性的提高这样的辅助效果。

为了将炉渣组成比C/(S+A)的值调节在0.25以上0.70以下，需要算出被装入制钢用电炉的包含氧化钙(CaO)的石灰的质量。为了算出被装入制钢用电炉的石灰的质量，期望预先掌握被装入制钢用电炉的固态铁源中所含的硅(Si)及铝(Al)的质量。另外，被装入制钢用电炉的石灰的质量可以为通过基于固态铁源的种类、铁液源的种类、原料的熔解温度等的经验测定而导出的值。

第二工序中，将制钢用电炉的炉内存在的炉渣向制钢用电炉的系统外排渣的方法通常为通过倾斜制钢用电炉而将炉渣排出至系统外。第二工序中，可以将制钢用电炉的炉内存在的炉渣的全部向制钢用电炉的炉外排渣，也可以对其一部分进行排渣。通常，期望尽可能地将制钢用电炉的炉内存在的炉渣向作为炉外的系统外排渣。然而，未促进炉渣成型的情况下，炉渣中残留铁粒的情况较多，铁粒随着炉渣的排渣也被排出至系统外。因此，未促进炉渣成型的情况下，优选对炉渣的一部分进行排渣。对于制钢用电炉而言，有时炉内的容积比较小，有时即使不倾斜制钢用电炉，炉渣之中的一部分也会排出至制钢用电炉的系统外。该情况下，为了降低后续工序的第三工序中所添加的脱磷熔剂量，期望对上述炉内生成的全部炉渣量之中的40％(质量比)以上进行排渣。

此外，第三工序(S2)是向上述第二工序(S1)中炉渣的全部或一部分经排渣的制钢用电炉的炉内添加脱磷熔剂从而除去铁液中的磷的步骤。即，第三工序中，在上述第二工序中实施的炉渣的排渣后向制钢用电炉的炉内添加脱磷熔剂，进行脱磷处理。

第三工序中，向制钢用电炉的炉内添加脱磷熔剂，从而炉渣中的氧化钙(CaO)的浓度增加(S2)。通过该第三工序，能够除去铁液中的磷。第三工序中，所添加的脱磷熔剂的量可以以使炉渣组成比C/(S+A)的值被设定在特定范围的方式进行设定。需要说明的是，第三工序中，作为脱磷处理中使用的脱磷熔剂，只要包含氧化钙(CaO)，则没有特别限定，可以为石灰、预熔剂。

此时，也可以通过利用向制钢用电炉通电进行的热补偿、利用向制钢用电炉的炉内吹入气体而进行搅拌，从而促进精炼反应。由本实施方式的低磷铁液的制造方法得到的低磷铁液中的磷浓度因钢铁材料的种类(钢种)的不同而各种各样。通常，低磷铁液中的磷浓度为0.030质量％以下，但对浓度较之由根据装入的固态铁源及副原料、上述炉内的残存物求出的添加磷总量算出的磷浓度更低的铁液进行熔炼时，能够适用该方法。此处，为了进一步降低铁液中的磷浓度，期望将炉渣组成比C/(S+A)的值设定为规定范围。

第四工序(S3)是将上述第三工序中通过脱磷酸处理而除去了磷的低磷铁液出液的步骤。即，第四工序中，将第三工序中得到的除去了磷的铁液出液。本实施方式的低磷铁液的制造方法能够采用第一工序至第四工序将固态铁源作为原料而制造低磷铁液。即，本实施方式的低磷铁液的制造方法能够将第一工序至第四工序作为一个单元来制造低磷铁液。此时，为了提高制钢用电炉的通电效率，也可以不使上述炉内存在的全部铁液出液，而在上述炉内残留铁液的一部分。第四工序中，使用制钢用电炉的炉内残留的铁液作为铁液源，能够连续地制造低磷铁液。即，制钢用电炉的炉内残留的铁液可以用作新的制造单元的作为原料熔解工序(S4)的第一工序中被装入制钢用电炉的铁液源。

此外，使用本实施方式的低磷铁液的制造方法来连续地制造低磷铁液的情况(S4)下、系统内残留的硅及铝氧化物增加，因此可以大大获得该方法带来的好处。本实施方式的低磷铁液的制造方法能够直接使用经熔解、升温的铁液来连续地制造低磷铁液，因此没有大的热损失。

以上，根据第1实施方式的低磷铁液的制造方法，调节固态铁源熔解时生成的炉渣的炉渣组成比，促进炉渣成型，将铁液有效地与炉渣分离，从而减少铁液的低磷化所需的石灰单耗，能够高效地用制钢用电炉制造低磷铁液。

[第2实施方式]

接着，对本发明的第2实施方式所涉及的低磷铁液的制造方法进行说明。本实施方式的低磷铁液的制造方法在下述方面具有下述特征：在上述第1实施方式的低磷铁液的制造方法的第三工序(S2)中，将炉渣组成比C/(S+A)调节在0.80以上2.80以下的范围内。

本实施方式的低磷铁液的制造方法中，为了进一步降低所制造的铁液中的磷浓度，期望将第三工序的炉渣组成比C/(S+A)的值设为0.80以上。若炉渣组成比C/(S+A)的值为0.80以上，则能够在不过度使铁氧化的情况下得到低磷铁液。其结果，铁的成品率提高，故而优选。

另一方面，为了进一步降低所制造的铁液中的磷浓度，期望将第三工序的炉渣组成比C/(S+A)的值设为2.80以下。若炉渣组成比C/(S+A)的值为2.80以下，则即使在所添加的石灰的量过剩的情况下，也不会以添加了但未渣化而无助于脱磷的状态即被排出至体系外，故而优选。

以上，根据第2实施方式的低磷铁液的制造方法，在低磷铁液的制造方法的第三工序中，通过调节脱磷处理后的炉渣的炉渣组成比，从而减少铁液的低磷化所需的石灰单耗，能够高效地用制钢用电炉制造低磷铁液。

[第3实施方式]

此外，对本发明的第3实施方式所涉及的低磷铁液的制造方法进行说明。本实施方式的低磷铁液的制造方法在下述方面具有特征：在上述第1实施方式或第2实施方式的第四工序中在低磷铁液的一部分残留于炉内的状态下进行出液(S3)，追加装入固态铁源和任选的铁液源，从而连续地对铁液进行熔炼(S4)。

本实施方式的低磷铁液的制造方法使铁液的一部分残留于制钢用电炉的炉内，能够连续地制造低磷铁液。此时，通过使铁液的一部分残留于制钢用电炉的炉内，能够提高制钢用电炉的通电效率。连续地制造低磷铁液的情况下(S4)，系统内残留的硅及铝氧化物增加，因此可以大大获得该方法带来的好处。该情况下，炉内残留的炉渣中的磷也同时被带入后续工序，因此期望在出液前再次对炉渣之中的一部分进行排渣，将其除去至体系外(S5)。

以上，根据第3实施方式的低磷铁液的制造方法，在使精炼后的低磷铁液的一部分残留在炉内的状态下进行出液，重新追加装入固态铁源和任选的铁液源，从而能够连续地对铁液进行熔炼。

[其他实施方式]

以上，参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。本发明的构成、详情可在本发明的技术范围内进行本领域技术人员可理解的各种各样的变更。另外，将各个实施方式所含的各个特征以任意方式组合而成的系统或装置也包含在本发明的技术范围。

另外，本发明可以适用于由多个仪器构成的系统，也可以适用于单个的装置。此外，本发明也能适用于实现实施方式的功能的信息处理程序被供给至系统或装置，由内置处理器执行的情况。为了用计算机实现本发明的功能而安装于计算机中的程序、或者存储有该程序的介质也包括在本发明的技术范围内。

实施例

(实施例1)

作为制钢用电炉，采用230t规模的制钢用电炉。向该制钢用电炉装入碎铁及还原铁。将制钢用电炉的炉内的温度设定为1500℃，以规定的升温速度进行升温，从而使碎铁及还原铁熔解、升温。将碎铁及还原铁的熔解时生成的炉渣的一部分向电炉外进行中间排渣。需要说明的是，实施例1的低磷铁液的制造方法中，将中间排渣时的炉渣组成比C/(S+A)的值设定为0.34。

向碎铁及还原铁的熔解时生成的铁液中添加氧化钙作为脱磷熔剂，在规定条件下充分搅拌而实施脱磷处理。需要说明的是，在碎铁等熔解时(第1次)、和到达作为电炉内的温度而设定的温度时(第2次)分开添加上述脱磷熔剂。将脱磷处理后的铁液230t之中约80t的铁液残留在电炉内，将约150t的铁液出液，制造低磷铁液。需要说明的是，实施例1的低磷铁液的制造方法中，将脱磷处理后的炉渣组成比C/(S+A)的值设定为1.20。

实施例1中，将炉渣中间排渣时(第二工序)的炉渣组成比作为炉渣设计条件、将脱磷处理后(第三工序)的炉渣组成比作为脱磷处理后的排渣条件而示于表1。将实施例1中的炉渣设计条件及排渣条件示于表1。

需要说明的是，为了分别连续评价，使用同一P上限标准的钢种作为原料，制造低磷铁液，进行出液。精炼后的低磷铁液的出液实施4次。

炉渣组成比在连续操作中发生变化，但由于没有较大的变化，因此显示精炼后的低磷铁液的炉渣中间排渣时及脱磷处理后的工序中的炉渣的炉渣组成比的、它们的平均值。另外，实施例1中，为了尽可能地减少磷被带入制钢金属炉的炉内，在所有的条件中，通过对脱磷后进行出液之前的炉渣之中的一部分进行排渣，从而能够谋求抑制连续操作中的磷带入量。

(实施例2～5)

除了使第二工序中的炉渣中间排渣处理时的炉渣组成比在0.25以上0.70以下的范围内变化、使第三工序中的脱磷处理后的炉渣组成比在0.80以上2.80以下的范围内变化以外，与实施例1同样地制造低磷铁液。将实施例2～5中的炉渣设计条件及排渣条件示于表1。

(比较例1～5)

比较例1及比较例4不实施炉渣中间排渣而制造低磷铁液。另外，比较例2、3、5实施了炉渣中间排渣，但使炉渣中间排渣处理时的炉渣组成比在0.25以上0.70以下的范围外变化，除此以外，与实施例1同样地制造低磷铁液。将比较例1～5中的炉渣设计条件及炉渣排渣条件示于表1。

[表1]

接着，针对表1所示的实施例1～5、比较例1～5的炉渣设计条件及炉渣排渣条件，确认与炉渣的生成同时流出的构成制钢电炉的基底金属的状况，对铁的成品率的影响进行评价。此外，测定出液磷浓度(质量％)，考察与石灰单耗(kg/t)的关系而进行评价，进行基于这些评价的最终评价。将评价结果示于表2。需要说明的是，在表2中，铁的成品率、及最终评价中的〇、△、×的评价基准如下所述。

(铁的成品率)

〇：铁的成品率提高。铁的成品率没有变化。

×：铁的成品率降低。

(最终评价)

〇：铁的成品率没有降低的情况下，

平均出液磷浓度为0.030质量％以下且石灰单耗10kg/t以下

平均出液磷浓度为0.015质量％以下且石灰单耗15kg/t以下

△：铁的成品率没有降低的情况下，

不属于上述〇中记载的平均出液磷浓度及石灰单耗的条件

×：铁的成品率降低的情况

[表2]

如表1～2所示，可知在进行了第二工序的炉渣中间排渣的实施例1～5中，与未进行上述炉渣中间排渣工序的比较例1、4相比，能够在所有条件下抑制石灰单耗。另外，在比较例1、4的低磷铁液的制造方法中，可知进行炉渣的中间排渣之际，在固态铁源等熔解时生成的炉渣的炉渣组成比为CaO/(SiO

如上所述，上述实施例中，示出减少铁液的低磷化所需的石灰单耗，高效地用电炉制造低磷铁液的例子。另外，在其他观点中，由本发明的低磷铁液的制造方法出液的低磷铁液的铁液中的氧浓度高。因此，不易吸氮。因此，本发明的低磷铁液的制造方法作为得到高纯度的铁液的方法也是有用的。另外，通过将用该方法出液的铁液与在其他精炼容器中熔炼后的铁液合并而对规定的成分浓度的铁液进行熔炼也是有用的。

产业上的可利用性

本发明的低磷铁液的制造方法减少铁液的低磷化所需的石灰单耗，能够高效地用电炉制造低磷铁液，因此在产业上是有用的。